标签：多线程应用程序线程进程执行 CPU

多线程的内容很重要；

为了面试，时间不充裕就背，学习最重要没必要求大求全，把握核心和重点就OK；效率最高
时间充裕除了背，需要慢慢自己做实现去理解；

从大厂的一则招聘谈起：

Java基础扎实，熟悉JVM、多线程、集合等基础，熟悉分布式、缓存、消息、搜索等机制
三年以上Java开发经验，熟悉Spring、MyBatis等框架
对于压榨CPU性能有浓厚兴趣!
具有一定项目规划和决策能力，善于捕捉业务需求、系统架构设计中存在的问题，并给出有效的解决方案
具有高度领域设计能力和业务分析能力，能独立分析和解决问题
线程的发展历史就是对CPU性能的压榨，某个线程阻塞等待时，其他线程有机会执行，不让CPU闲着，提高CPU利用率；

线程的历史-一部对于CPU性能压榨的历史

单进程人工切换

纸带机

多进程批处理

多个任务批量执行
多个任务一起执行，不用来回切换，如果某个任务阻塞，后面的任务都没有机会执行，这个也不好；

多进程并行处理

把程序写在不同的内存位置上来回切换

多线程

一个程序内部不同任务的来回切换
selector-epoll

纤程/协程

绿色线程，用户管理的(而不是OS【操作系统】管理的)线程

什么是程序？

源代码经过编译后的操作系统可执行文件；

什么是进程：

是程序运行起来的实例；操作系统资源分配的基本单位；一个进程就是在内存中运行的应用程序。
程序开始运行时，操作系统把程序文件加载进内存里，分配运行时需要的内存空间和CPU系统资源，就有了程序的进程；进程包括运行中的程序和程序所使用到的内存和CPU系统资源；

在操作系统中，进程是操作系统进行资源分配基本单位。当一个程序被执行时，操作系统会为其创建一个新的进程，并为其分配必要的资源，例如内存空间、文件句柄、线程等。进程的创建过程通常包括以下几个步骤：

创建进程控制块（PCB）：在进程创建之前，操作系统会为其分配一个进程控制块（Process Control Block，PCB）。PCB 包含了进程的基本信息，如进程 ID、状态、优先级、指令计数器、寄存器值等。这些信息对操作系统进行进程调度、资源分配和进程同步非常重要。

分配内存空间：进程需要一定的内存空间来存储代码、数据和堆栈等。操作系统会为进程分配合适的内存空间，并将其映射到进程地址空间中。

加载程序代码：操作系统会从磁盘上加载程序代码到内存中，并修改指令计数器，以便开始执行程序。

初始化进程：在加载程序代码之后，操作系统会初始化进程的运行环境，包括设置进程的堆栈、寄存器、用户 ID 和权限等。

创建线程：进程可以包含多个线程，因此操作系统会为进程创建初始线程，并将线程的执行指针设置为程序入口点。线程可以独立执行代码，也可以共享进程的资源和内存空间。

运行进程：一旦进程创建成功，操作系统会将其加入到进程调度队列中，并根据优先级和调度算法来分配 CPU 时间片。进程的运行时间和CPU使用权可能会被其他进程抢占，从而导致进程状态的变化。
在操作系统中，进程的创建过程通常包括创建进程控制块、分配内存空间、加载程序代码、初始化进程、创建线程和运行进程等步骤。每个进程都拥有自己独立的地址空间和资源，并且可以包含多个线程。

进程（Process）是指正在运行的一个程序。在计算机系统中，每个进程都被分配了一定的系统资源，包括处理器、内存、文件句柄等，以便它能够独立地执行任务并与其他进程区分开来。
每个进程都有自己的地址空间、执行堆栈和数据段等，可以使用操作系统提供的各种系统调用来进行输入输出、同步、进程管理等操作。当一个程序启动时，操作系统会为其创建一个新的进程，并将该进程的代码和数据加载到内存中。进程在执行过程中可能会创建子进程、与其他进程通信或者被其他进程终止等。
操作系统通过进程调度算法来管理多个进程之间的调度和资源分配。不同的操作系统可能采用不同的进程调度算法，如时间片轮转、优先级调度、多级反馈队列等。这些算法的目的是最大化系统资源的利用率，同时确保所有进程都能被公平地占用CPU时间。
进程是计算机系统中重要的概念，它允许多个程序并发地运行在同一个计算机系统上，提高了系统的资源利用率和性能。同时，进程还提供了一种安全隔离机制，使得不同的程序之间互不干扰，从而保证了系统的稳定性和安全性。

什么是JVM实例

在 Java 中，JVM 实例是指 Java 虚拟机在操作系统上的一个运行实例。每个 Java 应用程序都需要一个 JVM 实例来执行程序代码，并提供一些基本服务，例如垃圾回收、内存管理、线程调度等。

当您启动 Java 应用程序时，JVM 将会自动创建一个新的实例，并为应用程序分配内存空间和处理器资源。JVM 实例通常包括以下几个组成部分：

类加载器：负责将类文件加载到 JVM 中，并生成相应的 Java 类对象。

运行时数据区：包括堆、栈、方法区、常量池等，用于存储程序运行过程中的数据和状态信息。

垃圾回收器：负责自动回收不再使用的内存空间，以避免内存泄漏和溢出等问题。

JIT 编译器：负责将 Java 字节码编译为本地机器代码，并优化执行性能。

线程调度器：负责管理线程的创建、执行和销毁等任务，以实现并发处理和异步操作。

总之，在 Java 中，JVM 实例是指 Java 虚拟机在操作系统上的一个运行实例，它负责执行程序代码，并提供一系列基本服务，如垃圾回收、内存管理、线程调度等。了解 JVM 实例的组成部分和工作原理，有助于您深入理解 Java 程序的执行机制和性能优化问题。

Java 程序的执行机制

Java 程序的执行机制主要包括以下几个方面：

编译：Java 代码需要先被编写成 Java 字节码，这一过程通常由 Java 编译器完成。Java 编译器将 Java 代码转换为字节码，也就是.class 文件。
类加载：Java 虚拟机（JVM）负责将字节码加载到内存中，并生成相应的 Java 类对象。类加载器在这一过程中发挥重要作用，它根据指定的类路径和搜索顺序，将字节码文件加载到内存中，并生成 Class 对象。
运行时数据区：Java 应用程序在运行时，需要占用一片特殊的内存空间，也就是运行时数据区。运行时数据区包括堆、栈、方法区、常量池等，用于存储程序运行过程中的数据和状态信息。
执行引擎：Java 程序在运行时，需要通过执行引擎将字节码翻译成可执行的机器码，从而实现程序的执行。执行引擎通常使用即时编译器（JIT Compiler）、解释器或两者结合的方式来实现字节码到机器码的转换。
垃圾回收：Java 应用程序所占用的内存需要进行动态管理，以避免内存泄露和溢出等问题。JVM 的垃圾回收器负责自动回收不再使用的内存空间，从而避免这些问题的发生。

在 Java 中，程序需要先被编译成字节码，然后由 JVM 加载到内存中，并在运行时被执行引擎翻译为可执行的机器码。Java 应用程序需要占用一片特殊的内存空间，也就是运行时数据区。同时，JVM 还需要管理内存和资源，并定期进行垃圾回收，以保证应用程序的正常运行。

jvm实例和虚拟机实例的区别：
在 Java 中，JVM 实例和虚拟机实例的含义是相同的，都指代 Java 虚拟机在操作系统上的一个运行实例。

Java 虚拟机（JVM）是一种能够执行 Java 字节码的软件程序，它充当了 Java 程序和操作系统之间的中间层。在启动 Java 应用程序时，JVM 将会自动创建一个新的实例，并为应用程序分配内存空间和处理器资源。这个 JVM 实例负责执行程序代码，提供基本服务，如垃圾回收、内存管理、线程调度等。

虚拟机实例通常也指运行在虚拟化环境中的实例。例如，在云计算或容器技术中，可以使用虚拟化技术来创建多个独立的虚拟机实例，每个实例都运行着一个独立的 Java 应用程序。这些虚拟机实例可以互相隔离，从而提高应用程序的安全性和可靠性。

在 Java 中，JVM 实例和虚拟机实例的含义是相同的，都指代 Java 虚拟机在操作系统上的一个运行实例。在实际应用中，虚拟机实例通常涉及到虚拟化技术，用于提高应用程序的安全性和可靠性。

程序、进程、JVM虚拟机、JVM虚拟级实例的区别：
程序是指可以被计算机执行的指令，进程是指正在运行的程序实例，JVM 是 Java 虚拟机的缩写，它是一种能够执行 Java 字节码的软件程序，而 JVM 虚拟机实例则是指 Java 虚拟机在操作系统上的一个运行实例。多个进程可以运行同一个程序，并且每个 Java 应用程序都需要一个独立的 JVM 实例来执行程序代码。

程序：程序指的是一组可以被计算机执行的指令。它通常是以文件的形式存在于磁盘上，并需要操作系统加载到内存中才能运行。
进程：进程是指正在运行的一个程序实例。每个进程都拥有自己的独立空间和资源，包括内存、文件句柄、线程等。进程之间可以相互独立地运行，互不影响。
JVM 虚拟机：JVM 是 Java 虚拟机（Java Virtual Machine）的缩写，它是一种能够执行 Java 字节码的软件程序。JVM 充当了 Java 程序和操作系统之间的中间层。
JVM虚拟机实例：JVM 虚拟机实例是指 Java 虚拟机在操作系统上的一个运行实例。每个 Java 应用程序都需要一个独立的 JVM 实例来执行程序代码，并提供一些基本服务，例如垃圾回收、内存管理、线程调度等。

多个Java程序会共享同一个JVM实例吗

不会。在 Java 中，多个应用程序通常不会共享同一个 JVM 实例。每个 Java 应用程序都需要一个独立的 JVM 实例来执行程序代码，并提供一些基本服务，例如垃圾回收、内存管理、线程调度等。

当您启动 Java 应用程序时，JVM 将会自动创建一个新的实例，并为应用程序分配内存空间和处理器资源。这个 JVM 实例负责执行程序代码，提供基本服务，如垃圾回收、内存管理、线程调度等。不同的 Java 应用程序之间是相互独立的，它们在不同的 JVM 实例中运行，彼此之间不会共享内存和资源。

虽然不同的 Java 应用程序不能共享同一个 JVM 实例，但是它们可以通过网络协议或 IPC（进程间通信）技术来进行通信和数据交换。例如，在分布式系统中，多个 Java 应用程序可以使用 RESTful API 或 RMI（远程方法调用）等技术来实现跨进程通讯，从而共享数据和服务。

在 Java 中，多个应用程序通常不会共享同一个 JVM 实例，每个应用程序需要一个独立的 JVM 实例。不过，不同的应用程序可以使用网络协议或 IPC 技术来进行通信和数据交换。

一个进程分配了什么资源：

一个进程在操作系统中分配了多种资源，其中包括以下几个方面：

内存：每个进程都被分配了一定的内存空间，用于存储其代码、数据和运行时堆栈等。这些内存空间通常是虚拟地址空间，在物理内存和虚拟内存之间进行映射。
处理器：进程需要占用一定的处理器资源，以便能够执行其代码和处理数据。操作系统通过进程调度算法来分配CPU时间片，并控制进程的运行状态。
文件和IO设备：进程可以使用文件系统来读写文件、创建目录等操作。此外，它还可以通过输入输出设备（如键盘、显示器、打印机等）与用户进行交互。
网络连接：当进程需要访问网络资源时，操作系统会分配一个或多个网络端口，允许该进程通过TCP/IP协议与其他计算机通信。
信号量和锁：当多个进程需要共享同一个资源时，可能会出现竞争条件和互斥问题。为了解决这些问题，操作系统提供了一些同步机制，如信号量和锁，用于确保多个进程之间的正确协作。

总之，一个进程在操作系统中分配了多种资源，包括内存、处理器、文件和IO设备、网络连接、信号量和锁等。这些资源共同构成了进程的运行环境，使得进程能够独立地执行任务，并与其他进程区别开来。

程序进程执行过程：

程序进程是计算机运行程序时的一个实例。在操作系统中，每个程序都会被分配一个进程，该进程依据程序代码和数据执行指令，对输入进行处理并输出结果。

当您启动一个程序时，操作系统会为该程序创建一个新的进程，并为其分配一些资源。这些资源包括内存、CPU 时间、文件句柄等。程序进程也可以与其他进程进行通信，以共享数据或协调任务。
程序进程的执行通常可以分为以下几个步骤：
加载：在程序开始执行之前，需要将程序代码和数据从磁盘加载到内存中。在加载过程中，操作系统会为程序分配一些内存空间，并将程序代码复制到该空间中。
初始化：加载完成后，程序需要执行一些初始化操作，例如设置变量、读取配置文件等。这些操作通常需要在程序开始执行之前完成。
执行：程序在执行过程中，会根据代码逐条执行指令，对输入进行处理并输出结果。在执行过程中，程序可能会使用一些系统资源，例如 CPU、内存、文件等。
退出：程序执行完成后，操作系统会关闭程序进程，并释放相关资源。程序还可以向外部发送消息或状态信息。

总之，程序进程是计算机运行程序时的一个实例，它依据程序代码和数据执行指令，对输入进行处理并输出结果。程序进程的执行包含加载、初始化、执行和退出等步骤。

操作系统如何切换进程的？

操作系统切换进程的过程可以分为以下几个阶段：
保存当前进程状态：当操作系统需要切换到另一个进程时，它首先会保存当前进程的状态信息。这包括程序计数器、寄存器、堆栈指针等。
选择新的进程：在保存当前进程状态后，操作系统会根据一定的调度策略选择下一个要执行的进程。这通常涉及到进程的优先级、时间片、资源需求等因素。
恢复新进程状态：当新进程被选择后，操作系统将恢复其之前保存的状态信息，并将控制权转移到该进程中。此时，CPU 开始执行新进程的代码。
切换完毕：一旦新进程开始执行，操作系统的进程切换过程就完成了。
需要注意的是，进程切换是一种开销较大的操作，可能会影响系统的性能和响应时间。因此，操作系统通常会采用一些优化技术来减少进程切换的次数和开销，例如抢占式调度、多级反馈队列调度等。此外，在设计应用程序时，也需要考虑进程切换对性能的影响，并尽可能地避免不必要的进程切换。

应用程序多实例

应用程序多实例是指在同一台服务器或不同的服务器上同时运行多个相同的应用程序。通常情况下，多实例应用程序可以提高系统的性能和可靠性，从而满足大规模并发访问、负载均衡、故障恢复等需求。

多实例应用程序的实现方式有多种，例如：

部署到不同的服务器：可以将多个相同的应用程序部署到不同的服务器上，并通过负载均衡器将请求分配给各个实例进行处理。这样可以实现水平扩展和负载均衡，提高系统的并发能力和可靠性。
启动多个进程：可以在同一台服务器上启动多个应用程序进程，并通过端口号或域名等方式来区分不同的实例。这种方式适合于单机多核的场景，可以充分利用系统的硬件资源，提高应用程序的并发能力和性能。
使用容器化技术：可以将应用程序打包成 Docker 镜像，并使用 Kubernetes 或 Docker Swarm 等容器编排工具来管理多个实例。容器化技术可以实现快速部署和扩展，从而使多实例应用程序更加灵活和易于管理。

总之，应用程序多实例可以提高系统的性能和可靠性，适用于大规模并发访问、负载均衡、故障恢复等场景。您可以根据具体的需求和资源情况选择合适的实现方式，并进行适当的配置和管理，以满足系统的性能和可靠性要求。

什么是线程？

线程是在进程中独立运行的一个子任务，可以并发地执行不同的代码路径，从而提高了程序的执行效率和响应速度。，线程是CPU处理器任务调度和执行的基本单位；
线程（Thread）是指在进程中独立运行的一个子任务。每个线程都有自己的执行堆栈、程序计数器和局部变量等，可以并发地执行不同的代码路径，从而提高了程序的执行效率和响应速度。

线程通常分为内核线程和用户线程两种类型。内核线程由操作系统直接管理和调度，具有较高的可靠性和稳定性，但也会带来一定的开销。用户线程则由应用程序自身进行管理和调度，轻量级且成本更低，但可能存在一些安全隐患。

线程可以实现多任务并发处理，在单个CPU上通过时间片轮转等方式实现多个线程之间的切换。同时，线程还可以共享进程的资源，如内存空间、打开文件等，减少了系统的开销，并提高了程序的效率。

线程的使用场景非常广泛，如Web服务器中用于处理请求、多媒体软件中用于播放音视频等。在Java语言中，线程被广泛地应用于各种多线程编程场景，包括并发控制、任务调度、网络编程等。

线程是在进程中独立运行的一个子任务，可以并发地执行不同的代码路径，从而提高了程序的执行效率和响应速度。它是多任务并发处理的重要机制之一，被广泛地应用于各种编程场景中。

从底层来讲，程序加载进内存，操作系统为程序分配资源，就有了程序的进程，

程序进程开始执行的时候是以线程为单位开始执行的，操作系统会找到主线程（main方法）执行，

主线程如果开启了其他的线程执行（分支），再来线程之间的来回切换，多个线程共享同一个进程所有的资源；

线程是程序中的一个执行流，每个线程都有自己的专有寄存器(栈指针、程序计数器等)，但代码区是共享的，即不同的线程可以执行同样的函数。

守护线程、用户线程、主线程和分支线程，他们的区别：

在 Java 程序中，线程可以分为守护线程、用户线程、主线程和分支线程。

守护线程：守护线程是一种特殊的线程，在程序中创建后会自动设置为守护线程。当没有用户线程时，守护线程会自动结束。典型的守护线程包括垃圾回收器线程和 JVM 线程等。
用户线程：用户线程是一种普通的线程，它由应用程序创建并执行任务。用户线程与守护线程不同，它们不会因为系统退出而自动终止。应用程序必须显式地终止用户线程。
主线程：主线程是程序开始执行时自动创建的第一个线程。它负责初始化程序环境，并管理其他线程的创建和执行。主线程一般是用户线程，但也可以是守护线程。
分支线程：分支线程是通过主线程或其他线程创建的线程。它们负责执行具体的业务逻辑，例如读写文件、发送网络请求等。和主线程不同，分支线程通常是用户线程。

在 Java 程序中，线程可以分为守护线程、用户线程、主线程和分支线程。其中，守护线程是特殊的线程，当没有用户线程时会自动结束；用户线程是普通的线程，需要显式终止；主线程负责初始化程序环境和管理线程创建，可以是用户线程或守护线程；分支线程是执行具体任务的线程，一般是用户线程。

springboot的主线程是main吗

是的，Spring Boot 应用程序的主线程默认情况下是 main 线程。当您运行 Spring Boot 应用程序时，JVM 将会自动创建一个名为 "main" 的线程，并在其中执行应用程序的 main 方法。主线程负责初始化和启动应用程序，并管理所有其他分支线程的创建和执行。

下面是一个简单的示例，展示了 Spring Boot 应用程序的入口点 main 方法：

@SpringBootApplication
public class MyApp {

    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(MyApp.class, args);
    }
}

在上面的示例中，我们定义了一个名为 MyApp 的 Spring Boot 应用程序，并在 main 方法中调用了 SpringApplication.run 方法来启动应用程序。此时，JVM 将会创建一个名为 "main" 的线程，并在其中执行该方法。然后，主线程将负责初始化并启动应用程序，并等待其他分支线程的任务完成。

在 Spring Boot 应用程序中，主线程默认是 main 线程，并负责应用程序的初始化和启动。您可以根据需要创建和管理其他分支线程，并使用多线程机制来实现并发处理和异步操作。

多线程都是异步的吗

多线程可以实现异步编程，但它们并不总是异步的。

异步编程指的是在程序执行期间，可以同时进行多个操作，而不必等待每个操作完成后才能开始下一个操作。与之相反的是同步编程，其中每个操作都需要阻塞代码的执行，直到操作完成。因此，异步编程通常更加高效且具有更好的响应性能。

多线程可以实现异步编程，因为它允许程序同时执行多个任务，从而实现并发处理和异步操作。例如，在 Java 中，您可以使用 Thread、Runnable、Executor 等类来创建和管理线程，从而实现异步任务的执行。然而，要注意的是，并不是所有多线程程序都是异步的。

在某些情况下，多线程程序可能会出现同步问题，例如当多个线程同时访问共享资源时，可能会导致数据竞争、死锁、饥饿等问题。为了避免这些问题，您需要使用适当的同步机制，例如锁、信号量、条件变量等来保证线程之间的协调和同步。

总之，在多线程编程中，可以使用线程来实现异步编程并提高程序的性能和可靠性。但是，为了确保线程安全和正确性，需要注意线程同步和协作等相关问题。

springboot中的main是如何启动分支线程的
在 Spring Boot 中，可以使用 Java 的多线程机制来启动和管理分支线程。具体而言，可以在主线程中使用 Java 提供的 Thread 类或 Executor 框架来创建新线程并执行任务。

以下是一个简单的示例，演示如何在 Spring Boot 应用程序中启动一个新线程：

@SpringBootApplication
public class MyApp {

    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(MyApp.class, args);

        // 启动新线程并执行任务
        new Thread(() -> {
            while (true) {
                System.out.println("这是一个新线程");
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }).start();
    }
}

在上面的示例中，我们在 Spring Boot 应用程序的 main 方法中启动了一个新线程，并执行了一个简单的循环任务。该任务将不断打印一条消息，并在每次迭代后休眠 1 秒钟。

当 Spring Boot 应用程序启动时，主线程将执行 SpringApplication.run 方法，并等待应用程序初始化完成。同时，在 main 方法中创建了一个新线程，并通过调用 start 方法来启动它。然后，新线程开始执行任务，并与主线程并发运行。

总之，在 Spring Boot 中，可以使用 Java 提供的多线程机制来启动和管理分支线程。您可以在主线程中创建新线程并执行任务，以实现并发处理和异步操作。

springboot中的主线程是如何开启分支线程的
在 Spring Boot 中，主线程可以通过使用 Java 提供的线程池机制来开启分支线程。Spring Boot 框架提供了多种方式来创建和管理线程池对象，例如通过配置文件、注解等方式。

以下是一个示例代码，演示如何在 Spring Boot 应用程序中使用线程池开启分支线程：

@SpringBootApplication
public class MyApp implements CommandLineRunner {

    @Autowired
    private ExecutorService executorService;

    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(MyApp.class, args);
    }

    @Override
    public void run(String... args) throws Exception {
        // 开启分支线程并执行任务
        executorService.submit(() -> {
            while (true) {
                System.out.println("这是一个分支线程");
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        });
    }
}

在上面的示例中，我们定义了一个实现了 CommandLineRunner 接口的 MyApp 类，并使用 @Autowired 注解注入了一个 ExecutorService 对象。ExecutorService 是 Java 提供的线程池框架，它可以帮助我们管理和调度线程。

然后，在 run 方法中，我们使用 executorService.submit 方法来向线程池提交一个新的任务。该任务将不断打印一条消息，并在每次迭代后休眠 1 秒钟。

当 Spring Boot 应用程序启动时，主线程将执行 SpringApplication.run 方法，并等待应用程序初始化完成。然后，在实现了 CommandLineRunner 接口的 MyApp 类中创建了一个新线程，并将其提交给 executorService 线程池进行管理。然后，分支线程开始执行任务，并与主线程并发运行。

总之，在 Spring Boot 中，可以使用 Java 提供的线程池机制来开启和管理分支线程。您可以通过注入 ExecutorService 对象并向其提交任务，以实现并发处理和异步操作。

springboot主线程和分支线程的区别
在 Spring Boot 应用程序中，主线程和分支线程具有以下几个区别：

执行环境：主线程是应用程序启动时自动创建的第一个线程，负责程序的初始化和配置等任务；而分支线程是在主线程中创建并执行的，负责执行具体的业务逻辑。
生命周期：主线程的生命周期与整个应用程序的生命周期相同，即当应用程序退出时主线程也随之终止；而分支线程的生命周期独立于主线程，它们可以在主线程结束后继续运行，直到任务完成或线程被中断。
线程数量：Spring Boot 应用程序中通常只有一个主线程，但可以同时创建多个分支线程来处理并发任务。
资源使用：由于主线程需要负责程序的初始化和配置等任务，因此它通常会占用较多的系统资源，例如内存、CPU 等；而分支线程则主要用于执行具体的业务逻辑，因此它们通常会占用较少的系统资源。

在 Spring Boot 应用程序中，主线程和分支线程各自承担不同的任务和角色，具有不同的执行环境、生命周期、线程数量和资源使用等特点。您需要根据实际情况合理地使用这些线程，并进行适当的管理和调度，以提高应用程序的性能和可靠性。

springboot程序创建的分支线程有哪些：
在 Spring Boot 应用程序中，可以使用 Java 提供的多种线程模型来创建和管理分支线程。以下是一些常见的线程模型：

Thread 类：Thread 是 Java 中提供的一个基本线程类，它允许您在应用程序中创建新线程，并执行自定义任务。
Runnable 接口：Runnable 是通用的线程任务接口，它允许您实现一个 run 方法并将其作为参数传递给 Thread 构造函数来创建新线程。
Executor 框架：Executor 是 Java 提供的一个高级线程池框架，它允许您将线程的创建、调度和管理等任务交给系统来处理，从而简化应用程序的并发编程。
CompletableFuture API：CompletableFuture 是 Java 8 中提供的一个全新的异步编程 API，它允许您使用流畅的方法链式调用异步任务，并在完成后返回结果或执行回调函数。

总之，在 Spring Boot 应用程序中，您可以根据具体的需求和场景选择不同的线程模型来开启分支线程。无论使用哪种模型，都需要了解线程的生命周期、管理和调度等重要概念，并进行适当的优化和性能优化，以提高应用程序的性能和可靠性。

springboot项目线程的执行流程：
Spring Boot 项目线程的执行流程可以分为以下几个阶段：

应用程序初始化：当 Spring Boot 应用程序启动时，JVM 会创建一个主线程并执行 main 方法。在 main 方法中，会创建一个 Spring 应用上下文，并根据配置文件、注解等信息来初始化和配置应用程序。
分支线程开启：在应用程序初始化完成后，可以使用 Java 提供的多种线程模型来开启和管理分支线程。这些线程将被提交给线程池或单独执行，并在需要时异步执行具体的业务逻辑。
并发处理：在 Spring Boot 应用程序中，可以同时运行多个线程来处理并发请求和任务。这些线程将根据优先级、调度策略等参数进行管理和调度，从而实现并发处理和异步操作。
完成任务：当分支线程完成任务后，它们将返回结果或执行回调函数，并通知主线程或其它线程来处理结果。在这一过程中，可能涉及到线程同步、锁定、异常处理等相关问题。
应用程序关闭：当应用程序需要退出时，主线程会执行相应的关闭逻辑，并通过线程池关闭所有正在运行的分支线程。在这一过程中，可能涉及到资源释放、数据持久化、日志记录等相关问题。

在 Spring Boot 项目中，线程的执行流程通常涉及应用程序初始化、分支线程开启、并发处理、完成任务和应用程序关闭等多个阶段。需要注意线程的生命周期、管理和调度等方面的问题，以确保应用程序的性能和可靠性。同时，还可以使用 Spring 提供的各种异步编程和并发机制来简化代码，提高开发效率。

线程的上下文切换：

线程上下文切换是指在多任务操作系统中，当一个线程被挂起或阻塞时，系统需要保存该线程的上下文信息，并将 CPU 分配给另一个等待执行的线程。当后者完成任务或达到某个条件时，系统会再次进行上下文切换，恢复之前被挂起的线程的状态，并继续执行其余代码。

线程上下文切换是一种昂贵的操作，因为它涉及到 CPU 状态的保存、恢复和切换等操作。这些操作需要消耗大量的时间和资源，从而影响程序的性能和效率。因此，减少线程上下文切换是优化多线程程序性能的重要措施之一。

以下是一些可能导致线程上下文切换的情况：

线程阻塞：当一个线程由于等待 I/O、锁定、信号量等原因被阻塞时，系统会将其挂起，并分配 CPU 给另一个可执行的线程。
时间片轮转：当操作系统通过时间片轮转的方式来分配 CPU 时间时，每个线程都只有一段固定的时间片来执行任务。当时间片用完后，系统需要保存当前线程的状态，并将 CPU 分配给另一个线程。
中断处理：当系统接收到一个硬件中断、信号或异常请求时，可能会导致当前正在执行的线程被中断并挂起，并分配 CPU 给相应的中断处理程序。

为了减少线程上下文切换，可以采用以下一些优化措施：

减少线程数量：尽量避免创建过多的线程，可以使用线程池、任务队列等机制来管理和复用线程，从而减少线程上下文切换的次数。
使用非阻塞 I/O：在处理 I/O 操作时，可以使用非阻塞 I/O 或异步 I/O 等技术来避免线程阻塞，从而减少上下文切换的开销。
优化算法和数据结构：合理设计算法和数据结构，可以避免线程竞争和阻塞，从而提高程序的并发性能和效率。

总之，线程上下文切换是多任务操作系统中必不可少的机制，但它可能会对程序的性能和效率产生负面影响。因此，需要采取一些优化措施来减少线程上下文切换的次数，提高程序的并发性能和可靠性。

● 当前任务在执行完 CPU 时间片切换到另一个任务之前会先保存自己的状态，以便下次再切换回这个任务时，可以再加载这个任务的状态。任务从保存到再加载的过程就是一次上下文切换。
● 上下文切换通常是计算密集型的。也就是说，它需要相当可观的处理器时间，在每秒几十上百次的切换中，每次切换都需要纳秒量级的时间。所以，上下文切换对系统来说意味着消耗大量的 CPU时间，事实上，可能是操作系统中时间消耗最大的操作。
● 操作系统调度过程：比如有两个线程T1和T2，T1在执行的时候，把T1的指令和数据放到CPU执行（CPU只负责计算），T1执行的时间快到了，把T1的指令和数据放到缓存中，操作系统切换T2来执行，T2执行时间快到了，操作系统从缓存读出T1，把T2缓存起来，又切换到T1执行；

线程竞争和阻塞
线程竞争
线程竞争指的是当多个线程试图同时访问共享资源时，由于同一时间只有一个线程能够访问该资源，因此会出现竞争现象。这种情况下，所有竞争的线程都会尝试去获取相同的资源，但只有一个线程能够成功地获取到资源并执行相应的操作，而其余的线程则需要等待。

线程竞争可能会导致不可预测的结果，并且可能导致数据损坏、死锁和其他问题。为了避免线程竞争，可以使用同步机制，如锁、信号量、条件变量等。

阻塞
阻塞指的是线程被暂停执行直到某个条件得到满足的状态。当线程被阻塞时，它不能继续执行，直到解除阻塞。线程可能会被阻塞在各种情况下，例如等待输入/输出完成、等待资源就绪、等待信号等。

阻塞通常是由于某些外部条件而导致的，因此可以通过解决这些条件来解除阻塞。例如，如果线程被阻塞等待输入/输出完成，那么可以等待输入/输出完成以解除阻塞。

总之，线程竞争和阻塞是多线程编程中的两个重要概念。了解这些概念并正确处理它们可以提高程序的性能和可靠性。

什么是信号量
信号量是一种用于控制并发访问的同步机制，它通常用于多线程或多进程编程中。信号量维护着一个计数器，该计数器可以被多个线程或进程共享，并且可以通过特定操作对其进行修改。在使用信号量的时候，线程或进程需要请求信号量以获取对共享资源的访问权限。

信号量的计数器可以有两种类型：二元信号量和计数信号量。二元信号量的计数器只能取 0 或 1 两种值，通常用于实现互斥锁。计数信号量的计数器可以是任何非负整数值，通常用于控制某个资源的可用数量。

信号量提供了两个主要操作：等待（wait）和释放（signal）。当线程或进程想要访问共享资源时，它需要调用 wait 操作来获取信号量。如果此时信号量的计数器为正，则可以继续访问共享资源，同时信号量的计数器会减 1；否则，线程或进程就会被阻塞，直到有其他线程或进程释放了该信号量。当线程或进程完成对共享资源的访问后，它需要调用 signal 操作来释放信号量，并将信号量的计数器加 1。

总之，信号量是一种非常有用的同步机制，可以帮助我们控制对共享资源的并发访问。但是，需要注意的是，信号量本身也可能会成为竞争资源，因此在使用时需要谨慎考虑并发问题。

什么是条件变量
条件变量是一种用于多线程编程的同步机制，它允许线程在等待某个条件成立时进入阻塞状态，并且可以被其他线程唤醒以继续执行。

条件变量通常和互斥锁一起使用。当一个线程需要等待某个条件成立时，它会先获得相应的互斥锁，然后调用条件变量的 wait 操作，该操作会使线程进入阻塞状态，并且会释放掉该互斥锁。同时，如果其他线程满足了所等待的条件，它们可以通过条件变量的 signal 或 broadcast 操作来唤醒该线程。一旦被唤醒，该线程会重新获取互斥锁，并检查条件是否已经成立，如果条件还没有成立，它就可能再次等待。

条件变量的实现通常依赖于操作系统提供的原语，例如 futex（Linux）或 Event（Windows）。由于这些原语是非常低层的，因此条件变量的正确性和性能都取决于实现方式和使用方法。

总之，条件变量是一种非常有用的同步机制，可以帮助我们实现更灵活和高效的多线程程序。但是，在使用条件变量时也需要注意避免死锁和竞争等问题。
需要注意的是，使用条件变量时可能会遇到一些常见问题，例如死锁、竞争和虚假唤醒等。因此，在编写多线程程序时需要仔细考虑并发问题，并采用正确的同步机制来保证程序的正确性和性能。

多核cpu是在一个进程中切换线程吗？

是的，多核 CPU 在一个进程中切换线程。在单个进程中，可以有多个线程同时运行，每个线程都可以在不同的核心上执行并发处理。操作系统对这些线程进行调度和切换，以实现资源管理和负载均衡等任务。
当一个进程中有多个线程时，操作系统会将它们分配到可用的核心上，并根据需要在不同的核心之间进行切换。这些切换通常是由操作系统的调度程序完成的，它可以根据线程的优先级、时间片或其他因素来确定哪些线程应该被执行。这种方式可以最大程度地利用多核 CPU 的并行性能，并提高系统的整体性能。
但需要注意的是，如果某个进程中的线程数量过多，会导致线程间的切换开销增加，甚至可能会出现线程饥饿（Thread Starvation）的情况，从而降低系统的性能。因此，在设计多线程应用程序时需要考虑线程数量的合理性，避免出现过度线程化的情况。

多核cpu，为什么操作系统还要切换线程

多核CPU能够同时处理多个任务，但是操作系统仍然需要切换线程来实现更高效的 CPU 利用率和更好的性能。下面列出了以下原因：

负载均衡：多线程应用程序可能会在不同的 CPU 核心上运行不同的线程。为了使负载均衡更加合理，操作系统需要将线程切换到另一个 CPU 核心上。
避免资源竞争：如果多个线程同时访问共享资源（如内存、I/O 等），则会出现资源竞争问题。为了避免这种情况，操作系统可以将线程切换到不同的 CPU 核心上，从而减少竞争。
提高响应速度：线程可能会在等待某些事件发生时处于空闲状态（如等待 I/O 操作完成）。此时，操作系统可以将该线程切换到另一个正在运行的线程上，以提高系统的响应速度。
防止死锁：当多个线程相互等待对方释放资源时，可能会出现死锁。为了解决这个问题，操作系统可以通过线程调度来中断其中一个线程，从而打破死锁。

综上所述，操作系统仍然需要切换线程来优化系统性能，并提高系统稳定性和安全性。

一个线程在CPU上执行的过程：

一个线程在 CPU 上执行的过程通常可以分为以下几个阶段：

创建和初始化线程：在应用程序中创建一个新线程时，操作系统会为该线程分配资源（如栈、寄存器、上下文等），并初始化线程的状态信息。线程创建完成后，它将成为进程内的一个独立控制流。
就绪状态：当线程准备好执行时，它将进入就绪状态并等待 CPU 时间片。在这个阶段中，线程不会占用 CPU 资源，但它已经被添加到调度队列中。
运行状态：当一个线程获得 CPU 时间片时，它将进入运行状态并开始执行代码。在这个阶段中，线程可以访问 CPU 和其他系统资源，并执行其指定的任务。
阻塞状态：在线程需要等待某些事件发生时（如 I/O 操作、锁等待等），它将进入阻塞状态并释放 CPU 资源。在这个阶段中，线程无法执行任何操作，并且需要等待事件发生后才能被唤醒。
终止状态：当线程完成了其任务或出现异常时，它将进入终止状态并释放所有资源。在这个阶段中，线程不再执行任何操作，并且不能重新启动。
以上是一个线程在 CPU 上执行的基本过程。在实际情况下，由于操作系统的调度和管理等因素，线程可能会在不同状态之间进行切换，并且可能会涉及到一些复杂的同步和通信问题。但这些基本阶段仍然是线程执行过程的核心。

一个4核的CPU，一般并发能有多少次

一个 4 核的 CPU 可以同时执行 4 个线程，因此一般可以实现 4 次并发操作。然而，这取决于应用程序的具体实现和系统的负载情况。
在实际场景中，线程并发的次数可能会受到多种因素的影响，例如 CPU 的频率、内存带宽、磁盘 I/O 等等。如果应用程序需要读写大量数据或进行复杂的计算，就可能会导致 CPU 负载较高，从而降低并发操作的次数。
此外，还需要考虑线程的调度和同步机制对并发性能的影响。如果一个线程需要等待其他线程完成某些操作才能继续执行，就会出现线程阻塞或死锁等问题，从而降低整个系统的并发性能。
因此，在进行多线程编程时，需要仔细考虑并发操作的实现方式和调度策略，并尽可能地避免竞争和阻塞的情况。此外，为了提高并发性能，也可以采用一些优化技术，例如线程池、非阻塞算法、异步 I/O 等等。

cpu缓存和线程本地缓存的区别

CPU 缓存和线程本地缓存都是为了提高程序的性能而设计的，但它们具有不同的作用和使用方式。

CPU 缓存是位于 CPU 内部的高速缓存，用于存储最近访问过的内存数据。由于内存访问速度较慢，因此 CPU 缓存的出现可以极大地加速程序的执行速度。CPU 缓存通常被分为三级：一级缓存（L1）、二级缓存（L2）和三级缓存（L3），其容量大小和速度也有所不同。

线程本地缓存是指在线程内部创建的缓存对象，用于存储经常使用的数据或结果。线程本地缓存通常使用 ThreadLocal 类来实现，它允许每个线程拥有自己的缓存对象，并在需要时快速读取或修改数据。由于线程本地缓存不需要进行线程间同步，因此它比共享缓存更加高效。

下面是 CPU 缓存和线程本地缓存的主要区别：

作用范围：CPU 缓存是在 CPU 内部实现的，对整个系统中的所有线程都有效；而线程本地缓存是在线程内部实现的，对每个线程有效。
缓存策略：CPU 缓存通常采用地址映射和替换算法来管理内存数据；而线程本地缓存则可以根据实际需求进行不同的缓存策略，例如先进先出、最近最少使用等。
数据一致性：由于 CPU 缓存是共享的，因此当多个线程同时访问共享资源时，可能会导致缓存失效或数据不一致的问题；而线程本地缓存则不存在这些问题，因为每个线程都拥有自己的缓存对象。

总之，CPU 缓存和线程本地缓存都是为了提高程序的性能而设计的。它们在作用范围、缓存策略和数据一致性等方面具有不同的特点和使用方式。在实际编程中，您需要选择合适的缓存策略和技术，以满足程序的性能和可靠性要求。

线程本地缓存在哪

线程本地缓存是指在线程内部创建的缓存对象，它与线程密切相关，每个线程都会拥有自己的缓存对象。当一个线程访问缓存时，它将获得自己的缓存对象，并可以读取或修改其中的数据。因此，线程本地缓存一般是在线程栈上分配的内存空间。

在 Java 中，线程本地缓存通常使用 ThreadLocal 类来实现。ThreadLocal 类允许您为每个线程创建一个独立的变量副本，并在需要时快速读取或修改该变量。每个线程都会拥有自己的变量副本，并且不会被其他线程访问或修改。

例如，以下代码演示了如何使用 ThreadLocal 类来实现线程本地缓存：

public class MyCache {
    private static ThreadLocal<Map<String, Object>> cache = new ThreadLocal<Map<String, Object>>() {
        @Override
        protected Map<String, Object> initialValue() {
            return new HashMap<>();
        }
    };

    public static void set(String key, Object value) {
        cache.get().put(key, value);
    }

    public static Object get(String key) {
        return cache.get().get(key);
    }

    public static void clear() {
        cache.get().clear();
    }
}

在上面的代码中，我们定义了一个 MyCache 类，其中包含了 set、get 和 clear 三个方法，用于设置、获取和清除缓存数据。使用 ThreadLocal 类可以确保每个线程都有自己的缓存对象，并且不会被其他线程访问或共享。

总之，在 Java 中，线程本地缓存通常是在线程栈上分配的内存空间，并使用 ThreadLocal 类来实现。它允许您为每个线程创建一个独立的变量副本，并在需要时快速读取或修改该变量。

线程按照执行的分类：

● 大多数线程既有IO操作，也有CPU计算；
● CPU密集性：做大量计算的；
● IO密集性：有大量IO操作，比如拷贝；

进程和线程的区别：

进程是资源分配的基本单位，而线程是执行调度的基本单位。进程拥有独立的地址空间、文件描述符、环境变量等资源，每个进程都运行在其自己的地址空间中。线程则共享进程的地址空间和大部分其他资源，通过堆栈和寄存器来维护自己的状态。进程间通信相对比较复杂，可能需要使用 IPC 机制（如管道、消息队列、共享内存等）来实现。线程间通信相对比较简单，可以直接通过共享内存或者全局变量来进行数据交换。

进程之间相互独立，一个进程崩溃不会对其它进程产生影响，而线程是共享同一地址空间的，一个线程的错误可能会导致整个进程崩溃。

创建和销毁进程的开销比线程大，因为进程需要分配独立的地址空间和其他资源。但是，进程之间的隔离性和安全性也更高。线程的创建和销毁开销比较小，并且线程之间的切换也比进程之间的切换快速，但是线程之间的共享状态也使得线程编程更具挑战性。

操作系统通常能够同时运行多个进程，每个进程都拥有独立的资源。而线程则是在同一个进程中运行，它们共享进程的资源，因此线程数量通常比进程数量更大。

根本区别： 进程是操作系统资源分配的基本单位，而线程是处理器任务调度和执行的基本单位
线程和进程的区别在于，进程拥有自己的资源，而线程直接使用分配给进程的资源，它自己不能占有资源。
资源开销： 每个进程都有独立的代码和数据空间（程序上下文），程序之间的切换会有较大的开销；线程可以看做轻量级的进程，同一类线程共享代码和数据空间，每个线程都有自己独立的运行栈和程序计数器（PC），线程之间切换的开销小。
包含关系： 如果一个进程内有多个线程，则执行过程不是一条线的，而是多条线（线程）共同完成的；线程是进程的一部分，所以线程也被称为轻权进程或者轻量级进程。
内存分配： 同一进程的线程共享本进程的地址空间和资源，而进程与进程之间的地址空间和资源是相互独立的同一进程的线程共享该进程资源；
影响关系： 一个进程崩溃后，在保护模式下不会对其他进程产生影响，但是一个线程崩溃有可能导致整个进程都死掉。所以多进程要比多线程健壮。
执行过程： 每个独立的进程有程序运行的入口、顺序执行序列和程序出口。但是线程不能独立执行，必须依存在应用程序中，由应用程序提供多个线程执行控制，两者均可并发执行；
多任务既可以由多进程实现，也可以由多线程实现，但是进程创建的开销更大，进程间的通信比线程要慢得多，相比线程，因为线程间通信就是读写同一个变量，速度很快；
而多进程稳定性比多线程高，因为在多进程的情况下，一个进程崩溃不会影响其他进程，而在多线程的情况下，任何一个线程崩溃会直接导致整个进程崩溃。
执行过程：
每个独立的进程有程序运行的入口、顺序执行序列和程序出口。但是线程不能独立执行，必须依存在应用程序中，由应用程序提供多个线程执行控制，两者均可并发执行。
堆和方法区是所有线程共享的资源，其中堆是进程中最大的一块内存，主要用于存放新创建的对象 (所有对象都在这里分配内存)，方法区主要用于存放已被加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据。

从上图可以看出：一个进程中可以有多个线程，多个线程共享进程的堆和方法区 (JDK1.8 之后的元空间)资源，但是每个线程有自己的程序计数器、虚拟机栈和本地方法栈。
程序计数器为什么是私有的?
程序计数器主要有下面两个作用：

字节码解释器通过改变程序计数器来依次读取指令，从而实现代码的流程控制，如：顺序执行、选择、循环、异常处理。
在多线程的情况下，程序计数器用于记录当前线程执行的位置，从而当线程被切换回来的时候能够知道该线程上次运行到哪儿了。
需要注意的是，如果执行的是 native 方法，那么程序计数器记录的是 undefined 地址，只有执行的是 Java 代码时程序计数器记录的才是下一条指令的地址。
所以，程序计数器私有主要是为了线程切换后能恢复到正确的执行位置。

虚拟机栈和本地方法栈为什么是私有的?
● 虚拟机栈：每个 Java 方法在执行的同时会创建一个栈帧用于存储局部变量表、操作数栈、常量池引用等信息。从方法调用直至执行完成的过程，就对应着一个栈帧在 Java 虚拟机栈中入栈和出栈的过程。
● 本地方法栈：和虚拟机栈所发挥的作用非常相似，区别是：虚拟机栈为虚拟机执行 Java 方法 (也就是字节码)服务，而本地方法栈则为虚拟机使用到的 Native 方法服务。在 HotSpot 虚拟机中和 Java 虚拟机栈合二为一。
所以，为了保证线程中的局部变量不被别的线程访问到，虚拟机栈和本地方法栈是线程私有的。

多进程和多线程区别：

多进程和多线程是两种不同的并发编程方式，它们之间存在一些重要区别：

系统资源：多进程需要分配多个独立的地址空间、文件描述符等系统资源，因此相对较为耗费系统资源，而多线程则共享进程的地址空间等资源，因此相对较为轻量级。
切换开销：多进程之间的切换需要保存和恢复整个进程的状态，包括程序计数器、内存映像、寄存器等。而多线程之间的切换主要涉及到堆栈和寄存器等少量状态的切换，因此切换开销相对较小。在一些需要频繁切换的场景下，多线程比多进程更具优势。
内存使用：由于每个进程都有独立的地址空间，因此多进程之间的数据共享比较困难，通常需要使用 IPC 机制来实现。而多线程共享进程的地址空间，数据共享比较方便。
安全性：多进程之间相互独立，一个进程的崩溃不会影响其它进程，进程之间通常不会出现死锁等问题。而多线程共享进程的资源，如果一个线程崩溃，可能会影响整个进程的稳定性。
编程难度：多进程需要使用 IPC 机制进行数据传输和同步，因此编写多进程程序相对复杂。而多线程相对简单，因为线程之间共享进程的地址空间等资源，可以直接通过共享内存或者全局变量来进行数据交换和同步。

多进程和多线程都是并发编程中的重要概念，在实际编程时需要根据具体情况选择合适的方式来实现并发。

多线程的目的是提高CPU利用效率

多线程并不能提高运行速度，但可以提高运行效率，让CPU的使用率更高。但是如果多线程有安全问题或出现频繁的上下文切换时，运算速度可能反而更低。
多线程可以提高 CPU 的使用率，主要有以下两个原因：

并行计算：多线程可以将计算任务拆分成多个子任务，并在多个线程中并行执行，从而提高 CPU 的利用率。例如，在图像处理程序中，可以将图像分割成多个块，每个线程处理一个块，然后合并结果。
阻塞操作：很多应用程序的性能瓶颈不在于 CPU 计算能力，而是在于等待 I/O 操作的完成（如读写文件、网络通信等）。如果使用单线程来处理这些阻塞操作，会导致 CPU 大部分时间处于空闲状态。而使用多线程，则可以让某个线程在等待 I/O 操作时挂起，同时让其他线程继续执行计算任务，从而充分利用 CPU 资源。

需要注意的是，多线程也可能出现线程切换开销过大、锁竞争等问题，从而降低了 CPU 的利用率。因此，在编写多线程程序时需要合理地设计线程数量、避免过度同步和竞争，并通过性能测试来优化程序性能。

多线程是一种并发编程技术，具有以下优劣势：

优势：

提高系统性能：多线程可以让 CPU 在不同的任务之间切换执行，从而提高系统的使用率和响应速度。
提高程序质量：多线程可以使程序更加模块化，便于维护和扩展，同时也可以增强程序的鲁棒性和稳定性。
提高用户体验：多线程可以让程序在后台处理耗时任务，同时不影响用户界面的响应，从而提高用户体验。
充分利用多核 CPU：多线程可以将计算任务拆分成多个子任务，并在多个线程中并行执行，从而充分利用多核 CPU 的计算能力。

劣势：

编程难度：多线程需要考虑线程同步、竞争等问题，编写起来相对复杂，容易出现死锁、数据不一致等问题。
资源消耗：每个线程都需要分配堆栈空间，同时线程之间的切换也需要开销，容易消耗系统资源。
安全性问题：多线程共享进程的地址空间和资源，一个线程的错误可能会导致整个进程崩溃，因此需要特别注意安全性问题。
调试难度：多线程的程序调试比较困难，因为线程之间的执行顺序和状态可能会非常复杂，容易出现难以重现的问题。

总之，多线程在提高系统性能、程序质量和用户体验等方面具有明显优势，但也需要注意编程难度、资源消耗、安全性问题和调试难度等劣势。在实际应用中，需要根据具体情况权衡利弊，并选择合适的并发编程方式来实现。

并行和并发

同一个CPU同时提交，同时运行叫并发，多个CPU同时执行多个任务叫并行

并发：多个任务在同一个 CPU 核上，按细分的时间片轮流(交替)执行，从逻辑上来看那些任务是同时执行。
并行：单位时间内，多个处理器或多核处理器同时处理多个任务，是真正意义上的“同时进行”。
串行：多个任务，由一个线程按顺序执行。由于任务、方法都在一个线程执行所以不存在线程不安全情况，也就不存在临界区的问题。

并行（Parallel）和并发（Concurrent）是两个并发编程中的概念，它们有以下区别：

定义：并行指的是多个任务在同时执行，而并发指的是多个任务交替执行，看起来像是同时执行。
目标：并行主要通过利用多核 CPU 的计算能力来提高系统性能，让多个任务可以在不同的 CPU 核心上同时执行；而并发主要通过时间分片技术来提高系统吞吐量，让多个任务可以轮流使用 CPU 执行。
关系：并发是一种更为宽泛的概念，它包括了多线程、多进程等多种实现方式；而并行则通常是针对多线程进行优化的，并且需要硬件支持。
实现：并行需要多个任务之间互相协作，需要使用锁、信号量、共享内存等机制来控制数据同步和访问；而并发则更注重任务之间的解耦，每个任务都可以独立运行，可通过消息队列、事件驱动等方式来实现。

并行和并发都是并发编程中的重要概念，它们的目标、实现方式和关注点都有所不同。在实际编程中，需要根据具体需求选择合适的方式来实现。

同步和异步：

多线程中同步时必须等待线程返回结果，主线程才能向下执行;
异步就是主线程不用等待分支线程返回结果继续执行，分支线程有结果通知主线程即可；
同步需要等待子线程结果返回，异步不需要等待，有结果后通知主线程;

同步（Synchronous）和异步（Asynchronous）是计算机系统中两个重要的概念，它们有以下区别：

定义：同步指的是任务按照一定的顺序依次执行，当前一个任务完成后，才能开始执行下一个任务；而异步则指的是任务不需要按照特定的顺序执行，可以同时或者间隔地执行。
阻塞：在同步模式下，如果一个任务被阻塞，则会导致整个进程被挂起，直到该任务完成。而在异步模式下，任务的阻塞不会导致整个进程被挂起，其他任务仍然可以继续执行。
返回值：在同步模式下，调用者需要等待被调用函数返回结果后才能继续执行。而在异步模式下，调用者通常不会立即得到返回值，而是通过回调函数等方式来获取结果。
调用方式：在同步模式下，调用者会一直等待被调用函数的返回结果；而在异步模式下，调用者只需要发起异步请求，并设置相应的回调函数，然后就可以继续执行其他任务了。

同步和异步都是计算机系统中非常重要的概念，它们的核心区别在于任务如何执行、是否阻塞、返回值以及调用方式等方面。在实际编程中，需要根据具体需求选择合适的模式，并使用相应的机制来实现。

如何实现同步
实现同步通常需要使用锁、信号量等机制来协调多个任务之间的访问，从而确保它们按照一定的顺序执行。下面是一些实现同步的方式：

互斥锁（Mutex）：在需要修改共享数据时，使用互斥锁来保护这些数据，从而避免不同任务之间的竞争和冲突。当一个任务需要修改共享数据时，首先获取互斥锁，如果锁已被其他任务占用，则该任务会被阻塞，直到其他任务释放了锁为止。
读写锁（Reader-Writer Lock）：当多个任务需要同时访问一个共享数据结构时，可以使用读写锁来控制访问。读写锁可以分为“读模式”和“写模式”，当一个任务以“读模式”获取锁时，其他任务也可以以“读模式”获取锁，但是不能以“写模式”获取锁；当一个任务以“写模式”获取锁时，其他任务既不能以“写模式”获取锁，也不能以“读模式”获取锁，直到该任务释放锁为止。
条件变量（Condition Variable）：当多个任务需要等待某个条件满足时，可以使用条件变量来进行同步。条件变量包括一个等待队列和一个条件检查函数，当一个任务需要等待某个条件时，可以将自己加入等待队列，并释放锁；当其他任务修改了共享数据，并满足了该条件时，可以唤醒等待队列中的所有任务。

实现同步通常需要使用锁、信号量、条件变量等机制来协调多个任务之间的访问，从而确保它们按照一定的顺序执行。在实际编程中，需要根据具体需求选择合适的同步方式，并避免死锁、竞争等问题。

多线程如何实现异步：
在多线程编程中，可以使用多个线程来实现异步执行和结果返回。下面是一些实现多线程的异步方式：

回调函数（Callback）：当一个任务完成后，通过调用回调函数来通知调用者。可以将任务提交给一个线程池来执行，然后在任务执行完毕后，在主线程中调用回调函数。
Future / Promise：Future 可以表示一个尚未完成但预计会在未来完成的操作，并提供了一个 wait 方法来等待异步操作的完成。Promise 则是对 Future 的扩展，它允许在异步操作完成后设置结果值，从而通知所有等待该 Future 的线程。
信号量（Semaphore）：在多个线程之间共享一个信号量，每次异步操作时，让一个线程获取信号量并执行异步操作，然后释放信号量；当异步操作完成后，可以发送一个信号通知等待的线程。
异步消息队列：可以将任务加入异步消息队列中，然后由多个线程负责执行这些任务，从而实现异步执行和结果返回。可以使用线程池来管理这些线程。

总之，在多线程编程中，可以使用回调函数、Future / Promise、信号量或者异步消息队列等机制来实现异步执行和结果返回。需要注意的是，在利用多线程进行异步处理时，需要考虑线程安全、资源共享等问题，并根据具体需求来选择合适的实现方式。

多线程注意事项

单核CPU和多核CPU设置多线程都是有意义的，多线程可以充分利用CPU资源，并不是的所有的操作都消耗CPU的，比如执行到某个指令时需要等待网络的输入，那这段时间就可以把时间让给别的线程来执行，这个时候就可以充分利用CPU的资源；
多线程应该合理设置线程数：线程切换是需要消耗系统资源的；线程数设置过多，大量并发时，资源耗尽，系统会崩溃；

在多线程编程中，需要注意以下事项：

线程安全：多个线程访问共享数据时可能会产生竞争和冲突，需要使用锁、信号量等机制来协调线程之间的访问。同时需要避免死锁、活锁、饥饿等问题。

资源管理：多个线程共享进程的资源，包括内存、文件句柄、网络连接等，需要合理管理这些资源，在线程退出时释放相关资源，避免资源泄漏。

上下文切换开销：线程之间的切换需要保存和恢复上下文信息，会带来一定的 CPU 和内存开销，需要适当控制线程数量和切换频率。

调试困难：多线程的程序调试比较困难，因为线程之间的执行顺序和状态可能会非常复杂，容易出现难以重现的问题，需要使用调试工具和技巧来解决问题。

性能提升：多线程能够充分利用多核 CPU 的计算能力，但并不是所有任务都适合使用多线程处理，需要权衡利弊，并根据具体需求来选择合适的方案。

在多线程编程中，需要注意线程安全、资源管理、上下文切换开销、调试困难等问题，并根据具体需求选择合适的线程模型和编程方式。同时需要注意性能提升和代码可读性等方面，从而编写出高效、健壮和易维护的多线程程序。

实际开发如何确定线程数

确定线程数是多线程编程中非常重要的问题。线程数量对程序的性能、稳定性和可读性等方面都有影响。下面是一些确定线程数的方法：

根据 CPU 核心数：通常情况下，建议将线程数设置为 CPU 核心数的两倍。这样可以确保所有 CPU 核心都得到充分利用，并且避免过度创建线程导致的系统开销。
根据任务类型：不同的任务可能需要不同数量的线程来执行。例如，在 I/O 密集型任务中，可以使用更多的线程来防止线程阻塞，而在 CPU 密集型任务中，应该尽量减少线程数量以避免上下文切换开销。
动态调整线程数：可以根据任务队列长度和 CPU 利用率等指标来动态调整线程数。当任务队列长度较长时，可以增加线程数；当 CPU 利用率较高时，可以减少线程数。
实验和测试：最终确定线程数需要进行实验和测试。可以通过不同的场景和数据集来测试程序的性能和稳定性，并根据测试结果来优化线程数。

总之，在实际开发中，需要根据具体需求来确定线程数，并考虑 CPU 核心数、任务类型、动态调整和实验测试等方面。同时需要注意线程安全、资源管理、上下文切换开销等问题，并使用合适的技术和工具来实现多线程编程。

实际开发中，线程数是不好确定的，多数情况这是个经验值，进行压测来寻找合适的线程数；
并发量是多少--->进行压测---->达不到预期需求 ---->调整线程数
线程公司有几个重要因素：
l 一个线程里有多长时间在等待，
l 多长时间在计算，
l CPU利用率，
l 我有多少颗CPU处理器参与到线程运行中来
根据CPU的核数、CPU的计算能力来设置你需要多少个线程，但是并不是有多少个核就设多少个线程，因为程序还会运行其他的很多的线程，Java程序一启动，本身就启动很多个线程，比如IO线程、分配资源的线程，除了Java程序还有操作系统的线程，充分利用CPU不是100%使用，还要留有一定的余量保证安全性，因为还会有其他的线程运行，可能利用到80%，留有20%应对紧急情况
例子：有一个线程是这样子，50%的时间做计算，50%时间等网络的数据过来，该设多少个线程呢？
只需要2个线程，就可以CPU利用率到100%；复杂的程序有可能10计算，90%IO；

通过QPS确定线程数：

程数的确定仅仅是多线程应用性能调优中的一个方面，QPS（每秒查询率）受到诸多因素的影响，如代码质量、算法复杂度、I/O操作等等。因此，我们无法单纯地根据QPS来推测应用的硬件配置。

不过，如果假设已经排除了其他因素，可以通过下面的简单计算来估算需要的硬件配置：

假设每个请求的平均处理时间为20ms
50 QPS = 50个请求/每秒 = 2000ms/秒 / 50个请求/秒 = 40ms/请求
根据公式：线程数 = （QPS * 处理时间）/ 1000
可得线程数 = (50 * 20) / 1000 = 1

因此，在这种情况下，如果希望达到50QPS，只需要一台 CPU 核心数量不小于1的服务器即可。但是，实际情况可能更加复杂，需要考虑其他因素并进行深入的性能测试和优化。

QPS达到2000得什么配置

要达到2000 QPS的性能需求，需要考虑多个因素，如代码质量、算法复杂度、I/O操作等等。以下是一些通用的基础配置和优化方法：

高性能 CPU：至少8核以上的服务器CPU，更好的处理器可以提供更高的性能。

大内存：足够大的内存可避免频繁的交换空间操作。建议至少16GB内存，具体根据业务数据来决定大小。

快速存储：采用高速固态硬盘（SSD）或NVMe SSD，可以大幅提高 IO 性能。

分布式架构：使用分布式架构来水平扩展系统，增加机器数量以增加并发能力。

负载均衡：采用负载均衡器将请求均匀分配到多台服务器上。

缓存：采用合适的缓存策略，如 Redis、Memcached 等，以减少数据库 I/O 操作。

异步编程：采用异步编程模型，如多线程、协程等，可以提高系统的并发能力和吞吐量。

代码优化：对时间复杂度较高的算法进行优化，减少不必要的计算。

总之，要达到2000 QPS的性能需求，需要综合考虑多个方面的因素，并进行合理的配置和优化。具体配置也要根据应用的实际情况来确定，需要进行深入的性能测试和优化才能达到最优的性能表现。

什么是纤程/协程？

用户管理的线程，不是操作系统OS调度的
纤程（Fiber）或协程（Coroutine）是一种轻量级的线程，可以在单个线程中实现多个执行流程。与传统线程不同的是，纤程不受操作系统内核调度，而是由程序自己控制。在运行时，一个进程可以创建多个纤程，这些纤程之间可以共享资源和数据，并且可以相互通信，但它们之间的切换比线程更加轻量级和高效。

纤程或协程通常用于处理大量并发任务的场景，例如网络框架、Web服务器、游戏引擎等。

与线程相比，纤程的优点有：

更少的上下文切换开销
更小的内存占用
更好的可控性和可扩展性
但是，纤程并不是适用于所有场景的解决方案。在某些情况下，使用线程可能更加合适。

标签：多线程,应用程序,线程,进程,执行,CPU
From： https://www.cnblogs.com/jimmyhu/p/17348314.html

进程和线程